More Related Content
More from KyeongUkJang (20)
Chapter 13 Linear Factor Models
- 5. Linear Factor Model
์ ์ฌ๋ณ์ (Latent Variable) h
h์ ์ ํ๋ณํ์ bias์ noise๋ฅผ ๋ํจ์ผ๋ก์จ x๋ฅผ ์์ฑ
์ด๋ ๋ณดํต noise๋ Gaussian & diagonal (์ฐจ์๋ค์ ๋ํด ๋
๋ฆฝ)
- 28. Slow Feature Analysis
๊ฐ์ฅ ์ค์ํ ์ ๋ณด๋ ๋ฌด์์ผ๊น?
๊ฐ์ฅ ์ฒ์ฒํ(๋ถ๋๋ฝ๊ฒ) ๋ณํ๋๊ฒ!
-๋๋ฆผ ์๋ฆฌ(slowness principle)
- 30. Slow Feature Analysis
๋๋ค๋ ํญ์ ๊ฐ๋๋ฅผ ๊ฒฐ์ ํ๋ ํ์ดํผํ๋ผ๋ฏธํฐ,
t ๋ ์๊ฐ,
f๋ ํน์ง์ถ์ถ๊ธฐ(feature extractor)
L์ ๊ฑฐ๋ฆฌ๋ฅผ ์ธก์ ํ๋ Loss function (ํํ MSE๋ฅผ ํ์ฉํ๋ค)
๋๋ฆผ ์๋ฆฌ(slowness principle) ์ ์ฉ์ ์ํด ์ ๋ชจ๋ธ์ ๋น์ฉํจ์์ ๋ค์ํญ์ ์ถ๊ฐ
- 32. Slow Feature Analysis
์ปดํจํฐ์๊ฒ ์์ฐ๊ฒฝ๊ด์ ๋ด์ ๋์์์ผ๋ก ํ๋ จํ ๊ฒฐ๊ณผ์
์ฅ์ ๋์์ ๋ด๋ฐ๋ค์ด ๋ํํ๋ ํน์ง๋ค์ด ๊ณตํต์ ์ด ๋๊ฒ ๋ํ๋๋๊ฒ์ผ๋ก ๋ณด์
์๋ฌผํ์ ์ผ๋ก๋ ์ด๋์ ๋ ๊ทธ๋ด๋ฏํ ๋ชจํ์ธ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ณด์.
ํ์ง๋ง ์ต๊ณ ์์ค์ ์์ฉ์์ ํ์ฉ๋์ง ๋ชปํ๋๋ฐ,
์ฑ๊ณผ๋ฅผ ์ ํํ๋ ์์ธ์ด ์ด๋ค๊ฒ์ธ์ง ์์ง ์๋ ค์ง์ง ์์
Editor's Notes
- ํํธ 3์ ๋ค์ด์๋ค. ์ดํ๋ก ๋ค๋ฃฐ ๋ด์ฉ์ ์ด ์ ๊น์ง ๋ด์ฉ๊ณผ ๋งค์ฐ ๋ค๋ฅด๋ค. ์ง๊ธ๊น์ง ๋ฐฐ์ด ๋ฐฉ๋ฒ๋ค์ ๋ณดํต ์ง๋ํ์ต์ ๋ฌธ์ ๋ฅผ ํธ๋ ๋ฐฉ๋ฒ๋ค์ด์๋ค. ๋ผ๋ฒจ๋ง์ด ๋ ๊ฒฌ๋ณธ๋ค์ด ์ถฉ๋ถํ ์ฃผ์ด์ก์๋, ํ์ต๋ชจํ์ด ๊ทธ๊ฒ์ ๋ฐฐ์ฐ๊ฒ ํ๋๊ฒ. ํ์ง๋ง ์ค์ ์ธ๊ณ์์๋ ๊ฒฐ์ธก๊ฐ์ ์ฒ๋ฆฌํ๊ฑฐ๋, ๋ผ๋ฒจ๋ง์ด ์๋๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ๋ค๋ฃจ์ด์ผ ํ ๋๋์๋ค. ํ์ฌ๊น์ง ๋ฅ๋ฌ๋๊ธฐ์ ์ ํ๊ณ๋ก ์ง์ ๋๋ ๊ฒ์ ๋๋์ ํ์ต์๋ฃ๊ฐ ํ์ํ๋ค๋ ๊ฒ์ธ๋ฐ ๊ทธ๋ฐ ๋ชฉํ๋ค์ ์ํด ๋น์ง๋, ์ค์ง๋ ํ์ต์ด ์ด๋์ ๋ ํ์ํ๋ค. ๋, ๊ณผ๋ํ ๊ณ์ฐ์ ๋ถ๋ด์ ๊ฒฝ๊ฐ์ํค๊ณ ์ ์ฒ๋ฆฌ๋ถ๊ฐ๋ฅํ๊ฑฐ๋ ๋๋ฌด ์ด๋ ค์ด ๊ณ์ฐ๋ค์ ํต๊ณ์ ์ผ๋ก ๊ทผ์ฌํ๋ ์ฌ๋ฌ ๋ฐฉ์๋ค์ ๋ํด ๋ฐฐ์ด๋ค.
๋ญ ๋๋ถ๋ถ์ ์ธ๊ณต์ง๋ฅ ์ ๋ฌธ๊ฐ๋ค์ด ๋ฏธ๋์ ์ธ๊ณต์ง๋ฅ ๊ธฐ์ ์ ์ง๋ํ์ต์ด ์๋, ๋น์ง๋ํ์ต์ด ์ ๋ํ๊ฒ ๋ ๊ฒ์ด๋ผ๊ณ ์ ๋งํ๊ณ ์๋ค๊ณ ํ๋ค.
- ์ด ์ฑ
์์ ๋ค๋ฃจ๋ ๋น์ง๋ ํ์ต์ ์ ๋ฐ์ดํฐ๊ฐ ๊ฐ์ง๊ณ ์๋ ํ๋ฅ ๋ถํฌ๋ฅผ ์ถ์ ํ๋๋ก ํ๊ณ ,
์ธ๊ณต์ ๊ฒฝ๋ง์ด ๊ทธ ๋ถํฌ๋ฅผ ๋ง๋ค์ด ๋ผ ์ ์๋๋ก ํ๋ค๋ ์ ์์ ๋จ์ํ ๊ตฐ์งํ ๊ธฐ๋ฐ์ ๋น์ง๋ํ์ต๊ณผ ์ฐจ์ด๊ฐ ์์ต๋๋ค.
์ผ๋จ, GM์ ์ดํดํ๊ธฐ ์ํด์๋ ํ๋ฅ ๋ถํฌ์ ๊ฐ๋
์ ํ์คํ ์๊ณ ๋์ด๊ฐ์ผ ํ๋๋ฐ, ๊ทธ ์ด์ ๋ ์ฐ๋ฆฌ๊ฐ GM์์ ๋ค๋ฃจ๊ณ ์ ํ๋ ๋ชจ๋ ๋ฐ์ดํฐ๋ ํ๋ฅ ๋ถํฌ๋ฅผ ๊ฐ์ง๊ณ ์๋ ๋๋ค๋ณ์(Random Variable)์ด๊ธฐ ๋๋ฌธ์
๋๋ค. ๊ฐ๋ น 2์ฐจ ๋ฐฉ์ ์์์ ๋ฏธ์ง ์ X๋ฅผ ๋ณ์๋ผ ๋ถ๋ฅด๊ณ , ์ด๋ฅผ ๋์
ํด ๋ฐฉ์ ์์ ํ๋ฉด ๋ฏธ์ง์ X๋ ํน์ ํ ์๊ฐ ๋ฉ๋๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋, ๋๋ค๋ณ์๋ ์ธก์ ํ ๋๋ง๋ค ๋ค๋ฅธ ๊ฐ์ด ๋์ต๋๋ค. ํ์ง๋ง, ํน์ ํ ํ๋ฅ ๋ถํฌ๋ฅผ ๋ฐ๋ฅด๋ ์ซ์๋ฅผ ์์ฑํ๋ฏ๋ก, ๋๋ค๋ณ์์ ๋ํ ํ๋ฅ ๋ถํฌ๋ฅผ ์๋ค๋ ์ด์ผ๊ธฐ๋ ๋๋ค๋ณ์ ์ฆ ๋ฐ์ดํฐ์ ๋ํ ์ ๋ถ๋ฅผ ์ดํดํ๊ณ ์๋ค๋ ๊ฒ๊ณผ ๊ฐ์ต๋๋ค.ย
์๋ฅผ ๋ค์ด, ํ๋ฅ ๋ถํฌ๋ฅผ ์๋ฉด ๊ทธ ๋ฐ์ดํฐ์ ์์ธก ๊ธฐ๋๊ฐ, ๋ฐ์ดํฐ์ ๋ถ์ฐ์ ์ฆ๊ฐ ์์๋ผ ์ ์์ด ๋ฐ์ดํฐ์ ํต๊ณ์ ํน์ฑ์ ๋ฐ๋ก ๋ถ์ํ ์ ์์ผ๋ฉฐ, ์ฃผ์ด์ง ํ๋ฅ ๋ถํฌ๋ฅผ ๋ฐ๋ฅด๋๋ก ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ์์ ์์ฑํ๋ฉด ๊ทธ ๋ฐ์ดํฐ๋ ํ๋ฅ ๋ถํฌ๋ฅผ ๊ตฌํ ๋ ์ฌ์ฉํ ์ ๋ฐ์ดํฐ์ ์ ์ฌํ ๊ฐ์ ๊ฐ์ง๋๋ค. ์ฆ, ๋น์ง๋ํ์ต์ด ๊ฐ๋ฅํ ๋จธ์ ๋ฌ๋ ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ผ๋ก ๋ฐ์ดํฐ์ ๋ํ ํ๋ฅ ๋ถํฌ๋ฅผ ๋ชจ๋ธ๋ง ํ ์ ์๊ฒ ๋๋ฉด, ์ ๋ฐ์ดํฐ์ ํ๋ฅ ๋ถํฌ๋ฅผ ์ ํํ ๊ณต์ ํ๋ ๋ฌดํํ ๋ง์ ์๋ก์ด ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ์๋ก ์์ฑํ ์ ์์์ ์๋ฏธํฉ๋๋ค.
- GAN์ 2014๋
NIPS์์ Ian Goodfellow๊ฐ ๋ฐํํ ํ๊ท์์ฑ ๋ชจ๋ธ๋ก์ ๋ถ๋ฅ๋ฅผ ๋ด๋นํ๋ ๋ชจ๋ธ(ํ๋ณ์ D)๊ณผ ํ๊ท์์ฑ์ ๋ด๋นํ๋ ๋ ๊ฐ์ ๋ชจ๋ธ(์์ฑ์ G)๋ก ๊ตฌ์ฑ๋์ด ์์ต๋๋ค. ๋ ๋ชจ๋ธ์ GAN์ด๋ ์ด๋ฆ์์ ์ฝ๊ฒ ์ ์ ์๋ฏ์ด, ์์ฑ์ G์ ํ๋ณ์ D๊ฐ ์๋ก์ ์ฑ๋ฅ์ ๊ฐ์ ํด ์ ๋์ ์ผ๋ก ๊ฒฝ์ํด ๋๊ฐ๋ ๋ชจ๋ธ์
๋๋ค. ์ฝ๊ฒ ๋งํด ๊ฒฝ์ฐฐ๊ณผ ์งํ ์์กฐ๋ฒ์ ๋๋ฆฝ๊ณผ ๊ฐ์ ๋ฐฉ์์ผ๋ก ์ดํดํ ์ ์์ต๋๋ค.
์งํ ์์กฐ๋ฒ(์์ฑ์ G)์ ๊ฒฝ์ฐฐ(๋ถ๋ฅ์ D)์ ์ต๋ํ ์ด์ฌํ ์์ด๋ ค๊ณ ํ๊ณ , ๋ค๋ฅธ ํํธ์์๋ ๊ฒฝ์ฐฐ์ ์ด๋ ๊ฒ ์์กฐ๋ ์งํ์ ์ง์ง ์งํ๋ฅผ ๋๊ณ ๋ถ๋ฅํ๊ธฐ ์ํด ๋
ธ๋ ฅํฉ๋๋ค. ์ด๋ฌํ ๊ฒฝ์์ด ์ง์์ ์ผ๋ก ํ์ต๋๋ฉด ๊ฒฐ๊ณผ์ ์ผ๋ก๋ ์ง์ง ์งํ์ ์์กฐ์งํ๋ฅผ ๊ตฌ๋ณํ ์ ์์ ์ ๋์ ์ํ๊ฐ ๋๋ฉฐ, ์ง์ง์ ๊ฑฐ์ ์ฐจ์ด๊ฐ ์๋ ๊ฐ์ง ์งํ๋ฅผ ๋ง๋ค์ด ๋ผ ์ ์์ต๋๋ค. ์ํ์ ์ผ๋ก ์์ฑ์ G๋ ์์์ ๋งํ ์ ๋ฐ์ดํฐ์ ํ๋ฅ ๋ถํฌ๋ฅผ ์์๋ด๋ ค๊ณ ๋
ธ๋ ฅํ๋ฉฐ, ํ์ต์ด ์ข
๋ฃ๋ ํ์๋ ์ ๋ฐ์ดํฐ์ ํ๋ฅ ๋ถํฌ๋ฅผ ๋ฐ๋ฅด๋ ์๋ก์ด ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ๋ง๋ค์ด ๋ด๊ฒ ๋ฉ๋๋ค.
์์ (a)~(d) ๊ทธ๋ํ์์ ์ ๋ฐ์ดํฐ์ ํ๋ฅ ๋ถํฌ๊ฐ ํ์ต์ด ๊ฑฐ๋ญ ์งํ๋จ์ ๋ฐ๋ผ GAN์ด ๋ง๋ค์ด ๋ด๋ ํ๋ฅ ๋ถํฌ์ ๊ฑฐ์ ๋์ผํด ์ง์ ๋ณผ ์ ์์ต๋๋ค. ์ด๋ ๊ฒ ๋๋ฉด ํ๋์ ์ ์ ์ธ ๋ถ๋ฅ์ D๋ ๋ ์ด์ ๋ถ๋ฅ๋ฅผ ํด๋ ์๋ฏธ๊ฐ ์๋ 0.5๋ผ๋ ํ๋ฅ ๊ฐ์ ๋ฑ์ด๋ด๊ฒ ๋์ฃ . ์ด๊ฒ์ ๋์ ์ ๋์ ธ์ ์๋ฉด์ ์ง์ค, ๋ท๋ฉด์ ๊ฑฐ์ง์ด๋ผ๊ณ ํ์ ๋, ์ง์ค์ ๋ง์ถ ํ๋ฅ ์ด 0.5๊ฐ ๋๋ ๊ฒ์ฒ๋ผ GAN์ ์ํด ๋ง๋ค์ด์ง ๋ฐ์ดํฐ๊ฐ ์ง์ง ์ธ์ง ๊ฐ์ง์ธ์ง ๋ง์ถ ํ๋ฅ ์ด 0.5๊ฐ ๋๋ฉด์ ๋ถ๋ฅ์๊ฐ ์๋ฏธ ์๊ฒ ๋๋ ๊ฒ๋๋ค. ๊ฒฐ๋ก ์ ์ผ๋ก ์์ฑ์ G๊ฐ ์ค์ ๋ฐ์ดํฐ์ ๊ฑฐ์ ์ ์ฌํ ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ๋ง๋ค์ด ๋ผ ์ ์๋ ์ํฉ์ด ๋์์์ ์๋ฏธํ์ฃ .
- ๊ธฐ์กด์๋ x์ y๋ค์ ๊ด์ฐฐํ๊ณ ์๋ก์ด x๊ฐ ๋ค์ด์์๋ ์๋ก์ด y๋ฅผ ์์ธก. Latent variable์ ์ง์ ๊ด์ฐฐํ๋๊ฒ์ด ์๋๋ผ ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ํตํด์ ์ ์ถํ๋๊ฒ!
์ด์ ๊น์ง ๋ฐฐ์ด๋ด์ฉ์ ๋ฐ์ดํฐ๊ฐ ์๊ณ , ์ด๋ฏธ์ง์์ ์ด๋ค ์ ๋ณด๋ฅผ ์ถ์ถํ๊ฑฐ๋, ๋ฌธ์ฅ์์ ์ ๋ณด๋ฅผ ์ถ์ถํ๊ฑฐ๋ ์ด๋ฐ๊ฒ์ด์๋๋ฐ,
์ด์ ๋ ์ด ๋ฐ์ดํฐ๊ฐ ์ด๋ป๊ฒ ์์ฑ๋์๋์ง์ ๋ํด ์ง๋ฌธ์ ํ๋๊ฒ.
โ์ด ๋ฌธ์ฅ์ ์ด๋ป๊ฒ ์์ฑ๋ ๊ฒ์ผ๊น?โ -์ ๋ํด ์ ์ฌ๋ณ์๊ฐ ์์ฉํ๋ค๊ณ ๊ฐ์ ํ๋๊ฒ(์ธ์ ๋ ๊ทธ๋ฐ๊ฒ์ ์๋์ง๋ง)
- ์ด ์ ์ฌ๋ณ์ ๊ฐ๋
์ ๋ฐฉ๋ํ ์์ญ์์ ํ์ฉ๋๊ณ ์๋๋ฐ ์ดํด๋ฅผ ๋๊ธฐ์ํด ๊ฐ๋จํ ์์๋ฅผ ๋ค์๋ฉด
๊ฒฝ์ ํ์ฐ๊ตฌ์์ ํ๋ณต์ ์ ๋๋ฅผ ์ธก์ ํ๊ณ ์ถ๋ค. ๊ทผ๋ฐ ์ง์ ์ ์ผ๋ก ์ ์๋ฅผ ์ค๋ผ ํด์ ์ฒ๋ฆฌํด๋ฒ๋ฆฌ๋ฉด ์๋ง์ ๋
ธ์ด์ฆ๊ฐ ์ค๊ฐ์ ๊ฐ๋ฏธ๋๊ฑฐ๋ ๋ค๋ฅธ ํผ๋์์ธ๋ค์ด ์ถ๊ฐ๋ ๊ฒ.
๊ทธ๋์ ์ต๊ทผ์ ์ฐ๊ตฌ๋ค์ ํ๋ณต์ ์ํฅ์ ์ค ์์๋ค์ ์กฐ์ฌํด์ ์ด ์ธก์ ๋ ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ๊ฐ์ง๊ณ ํ๋ณต์ ์ ๋๋ฅผ ์ถ๋ก ํ๊ฒ ๋๋ค.
์ด ๊ฒฝ์ฐ ํ๋ณต์ ์ ์ฌ๋ณ์๋ก ๋ณผ ์ ์์๊ฒ. ์ง์ ์ธก์ ํ ์๋ ์์ง๋ง ์ธก์ ๋ ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ํตํด์ ์ถ๋ก ๊ฐ๋ฅํ๋ค.
- ์ด๋ฐ ์ ์ฌ๋ณ์๋ค์ ํ์ฉํ๋ ์๋ง์ ํ๋ฅ ์ ์์ฑ๋ชจํ๋ค์ด ์์ผ๋ฉฐ linear Factor Model์ ๊ฐ์ฅ ๊ธฐ์ด์ ์ธ ์.
๋ชจ๋ ๋ฐ์ดํฐ x ๊ฐ ์ ์ฌ๋ณ์ h์ ์ ํ๋ณํ์ผ๋ก ์ด๋ฃจ์ด์ก๋ค๋ ๊ฐ์ ์ ๊ธฐ๋ฐ์ผ๋ก ํ๋ค.
๊ฒฐ๊ตญ ์ด ์ ์ฌ๋ณ์๋ค์ ์ด๋ป๊ฒ ์ฐพ์๋ผ๊ฒ์ธ๊ฐ๊ฐ ๊ทผ๋ณธ์ ์ธ ๋ชฉ์
- ์ด์ ๋ถํฐ ๋ฅ๋ฌ๋์ unsupervised model์ ๋ณธ๊ฒฉ์ ์ผ๋ก ๊ณต๋ถํ๊ฒ ๋๋๋ฐ
๋ค์ํ Linear Factor model ์์ง๋ง ์ฌ๊ธฐ ์ธ์
์์๋ ์ด๋ ๊ฒ ์ธ๊ฐ์ง๋ฅผ ์์๋ณผ๊ฒ์ด๋ค. ์ด ๋ชจ๋ธ๋ค์ ์ฐจ์ด๋ฅผ ๊ฐ๋จํ๊ฒ ์ค๋ช
ํ์๋ฉด ๊ฐ๊ฐ ๋
ธ์ด์ฆ์, ์ ์ฌ๋ณ์์ ์ฌ์ ๋ถํฌ๋ฅผ ์ด๋ป๊ฒ ๊ฐ์ ํ๋๋์ด๋ค. ๋ค๋ฅธ ๊ฐ์ ์ ๋ค๋ฅธ ๊ฒฐ๊ณผ๋ก ๊ท๊ฒฐ๋๋ค.
- ๋ฐ๋ผ์ ์๊ทธ๋ง๊ฐ 0์ด๋๋ฉด ์ผ๋ฐ์ ์ธ PCA๊ฐ ๋๋ค.
- ๋ฐ๋ผ์ ์๊ทธ๋ง๊ฐ 0์ด๋๋ฉด ์ผ๋ฐ์ ์ธ PCA๊ฐ ๋๋ค.
- EM ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ ๋ชจ์์ ๊ดํ ์ถ์ ๊ฐ์ผ๋ก ๋ก๊ทธ๊ฐ๋ฅ๋(log likelihood)์ ๊ธฐ๋๊ฐ์ ๊ณ์ฐํ๋ ๊ธฐ๋๊ฐ (E) ๋จ๊ณ์ ์ด ๊ธฐ๋๊ฐ์ ์ต๋ํํ๋ ๋ชจ์ ์ถ์ ๊ฐ๋ค์ ๊ตฌํ๋ ์ต๋ํ (M) ๋จ๊ณ๋ฅผ ๋ฒ๊ฐ์๊ฐ๋ฉด์ ์ ์ฉํ๋ค. ์ต๋ํ ๋จ๊ณ์์ ๊ณ์ฐํ ๋ณ์๊ฐ์ ๋ค์ ๊ธฐ๋๊ฐ ๋จ๊ณ์ ์ถ์ ๊ฐ์ผ๋ก ์ฐ์ธ๋ค.
- ๋๋ถ๋ถ์ ๊ฒฝ์ฐ ์ฐจ์ ์ถ์๋ฅผ ํ์ฉํ์ฌ ์ค์ด๊ณ ์ ํ๋ ๋ชฉํ์ฐจ์ K๊ฐ ๋ฐ์ดํฐ์ ๊ฐฏ์ N๋ณด๋ค ์๊ธฐ๋๋ฌธ์ ํจ์ฌ ์ ์ ๊ณ์ฐ์ผ๋ก ๊ตฌํ๋๊ฒ ๊ฐ๋ฅ
- ์๊ทธ๋ง์ ๊ณฑ์ ์ ๊ท๋ถํฌ๋ฅผ ๋ฐ๋ฅด๋ ๋
ธ์ด์ฆ ํญ์ ๋์
ํด์ EM์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ ํ์ฉํ ์ ์๋๋ก ์์ ๊ณ ์น๊ณ ,
EM์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ ํ์ฉํ์ฌ ์ต๋ํ ๊ณ์ฐ๋์ ์ค์ด๊ณ ๊ทผ์ฌํ ๋ต์ ์ฐพ์์ ์๋๋ก ํ๋๊ฒ
- ๋ค์ฐจ์(Multi-dimension)์ผ๋ก ์ด๋ฃจ์ด์ง ๋ฐ์ดํฐ์ ๊ฒฝ์ฐ ๊ทธ๋๋ก ์ฌ์ฉํ ์๋ ์์ง๋ง ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ์ด๋ค ์ถ์ผ๋ก ํฌ์(projection)์์ผ ๋ฐ์ดํฐ์ ์์ฑ์ ๋ฐ๊ฟ ์ ์๋ค. ์ด ๋ ํฌ์์ํค๋ ์ถ์ ์๋ฅผ ์๋์ ๋ฐ์ดํฐ ์ฐจ์์์ ์ผ์น์์ผ ํฌ์ ์ดํ์ ๋ง๋ค์ด์ง๋ ๋ฐ์ดํฐ์ ์ฐจ์์ด ํฌ์ ์ ์ ๋ฐ์ดํฐ์ ๊ฐ๊ฒ ํ ์ ์๊ณ ๋ ์ ๊ฒ ํ์ฌ ์์ถ์ ํจ๊ณผ๋ฅผ ๋ณผ ์๋ ์๋ค. ๋ค์ฐจ์ ๋ฐ์ดํฐ๊ฐ ํฌ์๋ ๋ ํฌ์๋ ๊ฒฐ๊ณผ ์์น๋ค์ด ์๋ฏธ ์๋ ์์ฑ์ ์ง๋๋๋ก ์ถ์ ๊ฒฐ์ ํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก์ Projection Pursuit์ด ์๋ค.ย
Projection Pursuit์์ ์๋ฏธ ์๋ ์์ฑ์ด๋ ํฌ์๋ ์์น๋ค์ด ๊ฐ์ฐ์์(Gaussian) ๋ถํฌ๋ก๋ถํฐ ๊ฐ๋ฅํ ๋ฉ๋ฆฌ ๋จ์ด์ง ๋ถํฌ๋ฅผ ์ด๋ฃจ๋ ๊ฒ์ ๋งํ๋ค. ์ฆ non-gaussianity๊ฐ ๋๊ฒ ๋ํ๋๋ ๋ฐฉํฅ์ผ๋ก ์ถ์ ์ ํ๋ ๊ฒ์ด๋ค. ์ฃผ์์ฑ๋ถ๋ถ์(Principal Component Analysis : PCA)์ ๋จ์ ํฌ๊ธฐ์ด๊ณ ์๋ก ์ง๊ต(orthogonal) ๊ด๊ณ์ ์๋ ์์ด๊ฒ ๋ฒกํฐ(eigen vector)๋ค์ ์์ด๊ฒ ๊ฐ(eigen value)์ ํฌ๊ธฐ ์์ผ๋ก ์ผ๋ถ๋ฅผ ์ ํํ์ฌ ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ๋ณธ๋๋ณด๋ค ๋ ์ ์ ์ฐจ์์ผ๋ก ์์ถํ ์ ์๋ค.
๋ฐ์ดํฐ์ ์๊ด๊ด๊ณ๋ฟ๋ง ์๋๋ผ ๋ ๋์ ์ฐจ์์ ์๊ด๊ด๊ณ๊น์ง๋ ์์จ ์ ์์ผ๋ฉฐ ๊ฒฐ๊ตญ ์ฐจ์๋ค๊ฐ์ ๊ด๊ณ๋ฅผ ๋
๋ฆฝ(independent)์ผ๋ก ๋ณํ์ํค๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ ๋
๋ฆฝ์ฑ๋ถ๋ถ์(Independent Component Analysis : ICA)์ด๋ผ๊ณ ํ๋ค.ย
๋ณธ๋ ๋
๋ฆฝ์ฑ๋ถ๋ถ์์ cocktail-party problem๋ผ๋ ๋ฌธ์ ์ ์ฐ๊ด๋์ด ์๋ค. ํํฐ์ฅ์์ ์ฌ๋ฌ ์ฌ๋, ์์
, ๋ฌผ์ฒด ๋ฑ์ ์๋ฆฌ๋ฅผ ๋์์ ๋ฃ๊ฒ ๋์ง๋ง ๋ํ๋ฅผ ํ๊ธฐ ์ํด์๋ ๋ํ ์๋์ ๋ชฉ์๋ฅผ ์ ๋๋ก ์ธ์ํด์ผ ํ๋ ๊ฒ์ด๋ค. ์ฌ๊ธฐ์ ๊ฐ๊ฐ์ ๋
๋ฆฝ์ ์ธ ์๋ฆฌ๊ฐ ๋
๋ฆฝ์ฑ๋ถ๋ถ์์์์ ์์ค(source)์ ํด๋น๋๋ค. ์ด๋ ์๋์ ์์ค์ ์์ค๋ค์ด ์์ด๊ฒ(mixing) ๋๋ ๊ณผ์ ์ ๋ํ ์ ๋ณด๋ฅผ ๋ชจ๋ฅธ ์ฑ ๋จ์ง ์์ธ ์ ํธ(mixture)๋ง์ ๊ฐ์ง๊ณ ์๋์ ์์ค๋ฅผ ๋ฐํ๋ด๊ฒ ๋๋๋ฐ ์ด๋ฅผ Blind Source Separation(BBS)๋ผ ๋ถ๋ฅธ๋ค.ย
//
์์ฌ์๋ ๊ด์ธก๋ ์ ํธ๋ค์ ๋
๋ฆฝ๋ ๊ฐ๊ฐ์ ์ ํธ๋ค๋ก ๋ถ๋ฆฌํด๋ธ๋ค.
- ์ ์ด์ ์๋ ์ ํธ๋ค์ด ์๋ฒฝํ๊ฒ ๋
๋ฆฝ์ด๋ผ๊ณ ๊ฐ์ ํ๋ค (cocktail party ๊ฐ์ ์ํฉ์ ๋งค์ฐ ์ ํฉ)
๊ด์ธก๋ mix ๋ฐ์ดํฐ์์ ๋
๋ฆฝ์ธ ์ ํธ๋ค๋ก ๋ถ๋ฆฌํด๋ด๋๊ฒ
- ICA๋ PCA๋ ์ฐ๊ด์ง์ด์ ์๊ฐํด๋ณด๋ฉด ์ดํดํ๊ธฐ๊ฐ ๊ฐ์ฅ ์ฝ์ต๋๋ค. PCA๋ ์์์ ๋ณด์ด๋ ๊ฒ์ฒ๋ผ factor๋ค์ด uncorrelated๋๋ ์ถ์ ์ฐพ๋ ๊ฑด๋ฐ, ์ฌ๊ธฐ์ uncorrelated๋ผ๋ ๊ฒ์ด statistically independent๋ฅผ ๋ณด์ฅํด์ฃผ์ง ์์ต๋๋ค (์ฆ, X์ Y๊ฐ ๋
๋ฆฝ์ด๋ฉด cov(X,Y)=0์ด์ง๋ง ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก ์ญ์ ์ฑ๋ฆฝํ์ง ์์ต๋๋ค. X, Y๊ฐ gaussian์ด๋ฉด ์ฑ๋ฆฝํ๊ตฌ์). ICA๋ ์ด๋ฆ ๊ทธ๋๋ก statistically independent์ธ component๋ฅผ ์ฐพ๋๊ฒ ๋ชฉ์ ์ธ ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์
๋๋ค.
- ๋
๋ฆฝ์ฑ๋ถ๋ถ์์ด ์ฌ์ฉ๋๋ ๋ถ์ผ ์ค์ ํ๋๋ก์ ๋ ํ๋ฉด์ ์ ํธ๋ฅผ ์ ๊ทน์ ์ด์ฉํ์ฌ ์ธก์ ํ ์ ์์ธ ์ ํธ์์์ ์ ์ฉ์ ๋ค ์ EEG(electroencephalogram) ์๋ค.
๋ํ๋์ ์ํด ๋ฐ์๋๋ ์ ํธ์ ๊ทธ EEG ์ธ์ ๋ค๋ฅธ ๋ถ์์์ ๋ฐ์๋๋ ์ ํธ ์ฆ, ๋
ธ์ด์ฆ(noise) ๋ค์ด ์์ธ ์ํ๋ก ์ธก์ ์ด ๋๋ฏ๋ก ๋
๋ฆฝ์ฑ๋ถ๋ถ์์ ์ ์ฉ ํ๋ฉด ์ํ๋ ๋ํ๋ฅผ ์ป์ ์ ์๋คย
- ์ผ๋ฃฉ๋ง์ด ์์์ ์ง๋๊ฐ๊ฒ๋๋ฉด ๊ฐ๊ฐ์ ํฝ์
๋ค์ ๊ฐ์ ํฐ์๊ฒ์์ ๊ต์ฅํ ๋น ๋ฅด๊ฒ ๋ณํ์ง๋ง ํ๋ฉด๋ด์ ์ผ๋ฃฉ๋ง์ด ์กด์ฌํจ์ ํํํ๋ ํน์ง์ ๋น๊ต์ ์ค๋ ๋ํ๋๊ฒ ๋ ๊ฒ.
์ฆ, ์ด๋ค ๊ณ ์ฐจ์์ ํน์ง์ ๋น๊ต์ ๋๋ฆฌ๊ฒ ๋ณํํ๋ค๊ณ ํ ์ ์๋ค.
- ์ด๋ฒ์ ์ฌ์ ๋ถํฌ๋ฅผ ๊ฐ์ ํ์ง๋ ์์ง๋ง ์ฌ์ ์ ์ผ๋ก โ๊ฐ์ฅ ๋๋ฆฌ๊ฒ ๋ณํ๋๊ฒ์ด ์ค์ํ์ ๋ณดโ๋ผ๋ ์ฌ์ ์ ์ธ ์์น์ ๊ธฐ๋ฐ์ผ๋ก ์์ํ๋ค.
- ๊ฐ์ฅ ์ฐจ์ด๊ฐ ์์ ํน์ง์ ์ฐพ์๋ด๋๊ฒ
- ํํธ 3์ ๋ค์ด์๋ค. ์ดํ๋ก ๋ค๋ฃฐ ๋ด์ฉ์ ์ด ์ ๊น์ง ๋ด์ฉ๊ณผ ๋งค์ฐ ๋ค๋ฅด๋ค. ์ง๊ธ๊น์ง ๋ฐฐ์ด ๋ฐฉ๋ฒ๋ค์ ๋ณดํต ์ง๋ํ์ต์ ๋ฌธ์ ๋ฅผ ํธ๋ ๋ฐฉ๋ฒ๋ค์ด์๋ค. ๋ผ๋ฒจ๋ง์ด ๋ ๊ฒฌ๋ณธ๋ค์ด ์ถฉ๋ถํ ์ฃผ์ด์ก์๋, ํ์ต๋ชจํ์ด ๊ทธ๊ฒ์ ๋ฐฐ์ฐ๊ฒ ํ๋๊ฒ. ํ์ง๋ง ์ค์ ์ธ๊ณ์์๋ ๊ฒฐ์ธก๊ฐ์ ์ฒ๋ฆฌํ๊ฑฐ๋, ๋ผ๋ฒจ๋ง์ด ์๋๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ๋ค๋ฃจ์ด์ผ ํ ๋๋์๋ค. ํ์ฌ๊น์ง ๋ฅ๋ฌ๋๊ธฐ์ ์ ํ๊ณ๋ก ์ง์ ๋๋ ๊ฒ์ ๋๋์ ํ์ต์๋ฃ๊ฐ ํ์ํ๋ค๋ ๊ฒ์ธ๋ฐ ๊ทธ๋ฐ ๋ชฉํ๋ค์ ์ํด ๋น์ง๋, ์ค์ง๋ ํ์ต์ด ์ด๋์ ๋ ํ์ํ๋ค. ๋, ๊ณผ๋ํ ๊ณ์ฐ์ ๋ถ๋ด์ ๊ฒฝ๊ฐ์ํค๊ณ ์ ์ฒ๋ฆฌ๋ถ๊ฐ๋ฅํ๊ฑฐ๋ ๋๋ฌด ์ด๋ ค์ด ๊ณ์ฐ๋ค์ ํต๊ณ์ ์ผ๋ก ๊ทผ์ฌํ๋ ์ฌ๋ฌ ๋ฐฉ์๋ค์ ๋ํด ๋ฐฐ์ด๋ค.
์ด์ ๋ ์ด ๋ฐ์ดํฐ๊ฐ ์ด๋ป๊ฒ ์์ฑ๋์๋์ง์ ๋ํด ์ง๋ฌธ์ ํ๋๊ฒ.
โ์ด ๋ฌธ์ฅ์ ์ด๋ป๊ฒ ์์ฑ๋ ๊ฒ์ผ๊น?โ -์ ๋ํด ์ ์ฌ๋ณ์๊ฐ ์์ฉํ๋ค๊ณ ๊ฐ์ ํ๋๊ฒ(์ธ์ ๋ ๊ทธ๋ฐ๊ฒ์ ์๋์ง๋ง)